“虛擬”是新千年里最為流行的詞語，人們常常會接觸到虛擬現(xiàn)實、虛擬醫(yī)院、虛擬圖書館、虛擬大學(xué)等等。還有虛擬的寵物、虛擬博物館、虛擬角色、虛擬……
虛擬，《美國傳統(tǒng)辭典（雙解）》的解釋是雖然沒有實際的事實、形式或名義，但在實際上或效果上存在或產(chǎn)生的。
在信息技術(shù)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)存儲是最早應(yīng)用虛擬這個概念的。早在十幾年前存儲系統(tǒng)就被描述為虛擬磁盤機(jī)。隨后針對磁盤組或者多個磁盤條帶的邏輯卷管理、虛擬磁帶機(jī)和虛擬磁帶也陸續(xù)進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域。虛擬在存儲領(lǐng)域的發(fā)展目標(biāo)就是虛擬在線存儲。
什么是虛擬存儲呢？單純從虛擬的概念上來講，對一個對象的虛擬就是創(chuàng)建一個新的對象使其具備其源對象的重要屬性和特征，而不是源對象的完全的“拷貝”。那么存儲設(shè)備的公共基本特征是什么呢？標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備包括了磁盤、磁帶、磁帶機(jī)等。它們公共的本質(zhì)特點(diǎn)就是能夠永久地保存數(shù)據(jù)，并保障數(shù)據(jù)能夠被用戶調(diào)用。其它的非公共特征還包括了設(shè)備的大小、能量消耗、性能指標(biāo)、存儲容量等。這些特征根據(jù)設(shè)備的不同而不同，單是其公共特征并沒有隨著設(shè)備不同而改變。因此虛擬存儲就是整合各種存儲物理設(shè)備為一整體，提供永久保存數(shù)據(jù)并提供能被用戶調(diào)用的功能，即在公共控制平臺下存儲設(shè)備的一個集合體。
虛擬存儲設(shè)備在物理上并不村在，它只是在計算機(jī)中表現(xiàn)出同類物理存儲設(shè)備的特性，并按照這些特性相應(yīng)I/O請求。用戶的數(shù)據(jù)操作在虛擬存儲設(shè)備上完成，并不需要關(guān)心后臺實際的物理設(shè)備是什么，如何組織等等。任何種類的計算機(jī)存儲設(shè)備和數(shù)據(jù)對象都可以被虛擬。下圖描述了SNIA（存儲網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會）制定的虛擬存儲和數(shù)據(jù)對象分類。圖中第一行表示了虛擬的對象，中間表示在系統(tǒng)的那一層實現(xiàn)虛擬化，底層表示虛擬的具體技術(shù)選擇。在本文后面將詳細(xì)闡述每一層次的內(nèi)容。
虛擬存儲的意義
數(shù)據(jù)存儲設(shè)備用戶基本上都是從性能、可用性、價格和易于管理幾個方面評測存儲設(shè)備。虛擬存儲在這四個方面都能有效地提升存儲系統(tǒng)的性能。
I/O 性能：數(shù)據(jù)訪問和傳輸速度越來越多地決定了計算機(jī)應(yīng)用的質(zhì)量。比如說，如果數(shù)據(jù)不能夠按照視頻媒體播放器的要求速度傳遞到客戶端，那么視頻點(diǎn)播系統(tǒng)就不可能實現(xiàn)；如果信用卡數(shù)據(jù)庫信息不能夠及時更新，那么整個金融服務(wù)體系將會陷入混亂。虛擬技術(shù)可以通過“Stripe”實現(xiàn)數(shù)據(jù)地址在多個存儲設(shè)備上帶狀分布和拆分實現(xiàn)并行的讀寫，最終達(dá)到整個存儲系統(tǒng)面向應(yīng)用的整體I/O性能的提高。
可用性：信息化的社會越來越要求信息系統(tǒng)能夠在7*24的條件下保持在線狀態(tài)。系統(tǒng)故障引起的應(yīng)用服務(wù)的不順暢給企業(yè)和個人帶來的損失和不便將越來越不能容忍，尤其是在重要的部門和行業(yè)，如能源、交通、公共安全、金融等，數(shù)據(jù)的價值已經(jīng)不能夠估量。他們對存儲系統(tǒng)得可用性的要求比以往更高。虛擬技術(shù)可以通過鏡像技術(shù)實現(xiàn)對單一數(shù)據(jù)在多個存儲介質(zhì)上創(chuàng)建副本防止因個別存儲介質(zhì)的損壞對整個系統(tǒng)得影響，確保系統(tǒng)的高可用性。
存儲容量成本：著磁盤存儲設(shè)備的價格降低，在各個領(lǐng)域存儲系統(tǒng)的消費(fèi)不斷增加。但是由于對數(shù)據(jù)安全的要求的不斷提高，鏡像和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)復(fù)制遷移形式的虛擬存儲應(yīng)用增加更為迅速。從而存儲容量成本依舊是一個重要的衡量因素。虛擬技術(shù)可以通過聚合多個存儲設(shè)備的空間和根據(jù)不同服務(wù)器需要重新部署存儲空間的分配實現(xiàn)現(xiàn)有存儲空間的高利用率，避免不必要的設(shè)備開支。
可管理性：目前的普遍的信息技術(shù)應(yīng)用都存在著隨著系統(tǒng)復(fù)雜度的增加系統(tǒng)管理開銷遞增，以及由于系統(tǒng)管理原因造成的錯誤率的遞增。一般來講，管理成本已經(jīng)達(dá)到了設(shè)備成本的5到10倍。因此管理開銷也是對系統(tǒng)評估的一個重要的指標(biāo)。高度集成，一體化的管理是最為理想的管理模式。虛擬技術(shù)可以將多個小設(shè)備整合成一個大設(shè)備，來降低直接被管理的設(shè)備數(shù)量。由此，提高了容錯能力，降低故障率和恢復(fù)次數(shù)。
虛擬存儲除了在以上四個作為存儲系統(tǒng)基本的評估指標(biāo)發(fā)揮積極作用外，在現(xiàn)實應(yīng)用中，通過虛擬技術(shù)在如下十個方面體現(xiàn)了高效能的存儲系統(tǒng)應(yīng)用價值：
1. 提高存儲空間利用率：虛擬化存儲可以提高40%至50%的空間利用率，尤其是在為遠(yuǎn)端設(shè)置鏡像存儲時更加體現(xiàn)優(yōu)勢。
2. 災(zāi)難恢復(fù)：在沒有虛擬存儲前，數(shù)據(jù)復(fù)制遷移只能在對稱的磁盤陣列或主機(jī)間進(jìn)行。通過虛擬技術(shù)，復(fù)制遷移和鏡像可以在不對稱的設(shè)備間部署，不必要在容災(zāi)恢復(fù)端準(zhǔn)備一個與主站同樣的主機(jī)或者磁盤陣列。
3. 快速備份：通過文件系統(tǒng)得快照技術(shù)，虛擬存儲系統(tǒng)可以避免由于在應(yīng)用服務(wù)器代理軟件和備份服務(wù)器的通訊產(chǎn)生的瓶頸。由于備份將給予快照，備份窗口可以任意選擇，不受時間限制。
4. 數(shù)據(jù)移植：大部分的磁盤廠商都提供了特有的工具幫助在其自有平臺的磁盤間移植數(shù)據(jù)。虛擬存儲可是簡單地實現(xiàn)在不同平臺間的數(shù)據(jù)復(fù)制遷移。
5. 自動化的空間擴(kuò)充：在綜合的虛擬化系統(tǒng)中，預(yù)制的管理策略在分配給某個用戶，如數(shù)據(jù)庫，的存儲空間用盡時自動調(diào)整空間分配為其擴(kuò)容。
6. 在線基于磁盤的恢復(fù)：基于廉價的SATA陣列整合，管理員可以通過虛擬存儲的快照功能在線地將系統(tǒng)恢復(fù)至錯誤發(fā)生前最近的時間點(diǎn)。
7. 服務(wù)應(yīng)用程序測試：通過虛擬存儲，某些給予實際數(shù)據(jù)環(huán)境的應(yīng)用測試不必?fù)?dān)心會破壞重要數(shù)據(jù)資源。虛擬系統(tǒng)可以通過復(fù)制遷移，為測試提供一個安全的數(shù)據(jù)平臺。
8. 提高數(shù)據(jù)庫性能：虛擬系統(tǒng)將數(shù)據(jù)庫的hot files動態(tài)地置于某個solid-state磁盤上可以提高昂貴的solid-state磁盤的使用效率。
9. 高可用性：虛擬系統(tǒng)將IT系統(tǒng)的存儲和服務(wù)切實地分離開來，一方面可以有效地單獨(dú)對數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，在存儲內(nèi)部后臺建立起容錯機(jī)制；另一方面，也杜絕了應(yīng)用端的錯誤對數(shù)據(jù)端的影響。
10. 在不同服務(wù)器平臺間的有效資源共享：在一般的SAN中，Windows和UNIX的平臺間數(shù)據(jù)共享和共存一直都是一個大問題。目前的SAN通過虛擬技術(shù)可以支持多文件系統(tǒng)在相同SAN中的共存。
虛擬存儲的實現(xiàn)
如SNIA的虛擬存儲的分類所示，一般把虛擬分成如下三類：基于主機(jī)或服務(wù)器的虛擬化、基于磁盤或磁盤子系統(tǒng)的虛擬化和基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化。
基于主機(jī)層的虛擬化：
基于主機(jī)（應(yīng)用服務(wù)器）上的虛擬化一般通過運(yùn)行在存儲管理軟件加以實現(xiàn)。一般常見的管理軟件如邏輯卷管理軟件（LVM）。邏輯卷，一般也會用來指代虛擬磁盤，其實質(zhì)是通過邏輯單元號（LUN）在若干個物理磁盤上建立起邏輯關(guān)系。邏輯單元號，Logical Unit Number（LUN），是在一個基于SCSI的標(biāo)志符，用于區(qū)分在磁盤或磁盤陣列上的邏輯單元。
基于主機(jī)的虛擬化中，管理軟件的作用就是向系統(tǒng)輸出一個單獨(dú)的虛擬存儲設(shè)備（或者可以說一個虛擬存儲池），事實上這個虛擬的存儲設(shè)備后臺有若干個獨(dú)立的存儲設(shè)備組成，只不過在系統(tǒng)看來他們是一個有機(jī)的整體。通過這種模式，用戶不需要直接去控制管理這些獨(dú)立的物理存儲設(shè)備。當(dāng)存儲空間不夠的時候，管理軟件會從空閑的磁盤空間中映像更多的空間輸出給系統(tǒng)，而系統(tǒng)看來它所使用的虛擬存儲設(shè)備的空間在動態(tài)的增加，并沒有影響到它的使用。由此可見，基于主機(jī)的虛擬化可以使系統(tǒng)在存儲空間調(diào)整過程中仍然保持在線狀態(tài)。另外一個優(yōu)勢體現(xiàn)在，通過虛擬可以實現(xiàn)主機(jī)上存儲設(shè)備并行使用。但是，由于基于主機(jī)的虛擬實通過軟件完成，因此會消耗系統(tǒng)CPU的使用周期，容易造成主機(jī)的性能瓶頸。同時，在每個主機(jī)上的虛擬化需要為每個主機(jī)單獨(dú)安裝軟件，從某種意義上講也就降低了系統(tǒng)的可靠性。
基于存儲設(shè)備和存儲子系統(tǒng)的虛擬化：
虛擬化技術(shù)也可以在存儲設(shè)備內(nèi)部或存儲子系統(tǒng)內(nèi)部加以實現(xiàn)。比如說磁盤陣列就是通過磁盤陣列內(nèi)部的控制系統(tǒng)進(jìn)行的虛擬，同時也可以在多個磁盤陣列間構(gòu)建一個存儲池。這種基于存儲設(shè)備或存儲子系統(tǒng)的虛擬通過特定的算法或者映射表把邏輯存儲單元映射到物理設(shè)備之上。最終實現(xiàn)的就是卷獨(dú)立于其所屬的存儲設(shè)備。根據(jù)采用的方案不同，RAID、鏡像、盤到盤的復(fù)制以及基于時間的快照都采用了此類虛擬化。通過虛擬化，虛擬磁帶庫、虛擬光盤庫等都得以在存儲子系統(tǒng)中加以實現(xiàn)。
與基于主機(jī)的虛擬化不同，基于存儲設(shè)備和存儲子系統(tǒng)的虛擬化對其后臺所使用的具體硬件的兼容性要求很高，需要參數(shù)相互匹配，因此在存儲設(shè)備升級和擴(kuò)容過程中需要受到某些限制。但是在存儲子系統(tǒng)上的虛擬可以將存儲和主機(jī)獨(dú)立起來，不會過多地占用主機(jī)的資源，其積極意義就是可以使主機(jī)將其資源有效地運(yùn)用在應(yīng)用服務(wù)上，消極意義就是很難和主機(jī)進(jìn)行一體化管理，需要額外的管理開銷。
基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化：
基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化是近來存儲工業(yè)的一個發(fā)展方向。與基于主機(jī)和存儲子系統(tǒng)的虛擬化不同，基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化功能是在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部完成的。這個網(wǎng)絡(luò)就是我們常常指的存儲局域網(wǎng)絡(luò)（SAN）。具體的虛擬功能的實現(xiàn)可以在交換機(jī)、路由器、存儲服務(wù)器進(jìn)行，同時也支持帶內(nèi)（in-band）或者帶外（out-of-band）的虛擬。
帶內(nèi)虛擬
帶內(nèi)虛擬，常常也稱作對稱虛擬（Symmetric），是在應(yīng)用服務(wù)器和存儲的數(shù)據(jù)通路內(nèi)部得以實現(xiàn)。在標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置中，在存儲服務(wù)器上運(yùn)行的虛擬軟件允許控制數(shù)據(jù)（metadata）和需存儲的實際數(shù)據(jù)在相同的數(shù)據(jù)通路內(nèi)傳遞。存儲服務(wù)器接受來自主機(jī)的數(shù)據(jù)請求，隨后存儲服務(wù)器會在其后臺的存儲設(shè)備中搜索數(shù)據(jù)（被請求的數(shù)據(jù)可能分布于多個存儲設(shè)備中）。當(dāng)數(shù)據(jù)被找到后，存儲服務(wù)器將數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)，完成一次完整地請求響應(yīng)。在用戶看來，帶內(nèi)虛擬存儲服務(wù)器好像是直接附屬在主機(jī)上的一個存儲設(shè)備（或子系統(tǒng)）。
帶內(nèi)虛擬存儲具有很強(qiáng)的協(xié)同工作能力，同時可以通過集中的管理界面進(jìn)行控制。同時，帶內(nèi)虛擬可以保障系統(tǒng)的安全性，比如說，攻擊SAN系統(tǒng)的黑客很難有效地訪問存儲系統(tǒng)，除非他得到了和主機(jī)一樣的卷分配方式。在服務(wù)器層面看，帶內(nèi)存儲容易產(chǎn)生性能瓶頸。盡管許多銷售商們在系統(tǒng)中加入了緩存機(jī)制來縮小延遲，但是響應(yīng)時間依舊是在部署帶內(nèi)虛擬存儲的一個重要考慮因素。目前，大部分的產(chǎn)品所采用的都是帶內(nèi)虛擬。
帶外虛擬：
帶外虛擬，又叫做不對稱虛擬（Asymmetric），是在數(shù)據(jù)通路外的存儲服務(wù)器上實現(xiàn)的虛擬功能?？刂茢?shù)據(jù)（metadata）和存儲數(shù)據(jù)在不同的數(shù)據(jù)通路上傳輸。一般情況下，metadata存放在使用單獨(dú)通路連接到應(yīng)用服務(wù)器的存儲服務(wù)器上，而存儲數(shù)據(jù)在另外的通路中傳遞（或者直接通過存儲網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)器和存儲設(shè)備間傳遞）。帶外虛擬減少了網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量。但是一般需要在主機(jī)端安裝客戶軟件，也容易受到攻擊。
還有一些廠商在交換機(jī)和路由器上的固件或軟件實現(xiàn)虛擬功能。還有的通過附屬在交換機(jī)上的服務(wù)器得以實現(xiàn)虛擬。他們的基本原理就是盡量將虛擬的職能轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)層。交換機(jī)和路由器處于主機(jī)和存儲網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通路上，它們在中途可以截獲主機(jī)發(fā)往存儲系統(tǒng)的指令，并加以處理。
基于交換機(jī)或路由器的虛擬技術(shù)：
盡管基于交換機(jī)或路由器的虛擬技術(shù)還屬于起步階段，但是在未來也有可能發(fā)展成為替代目前的基于存儲服務(wù)器的虛擬技術(shù)?；诮粨Q機(jī)或路由器的虛擬技術(shù)的優(yōu)勢就是不需要在主機(jī)上安裝任何代理軟件，交換設(shè)備潛在的處理能力可能會比傳統(tǒng)的模式提供更強(qiáng)的性能，不過這一切還有待發(fā)展?；诮粨Q機(jī)或路由器的虛擬技術(shù)的另一個優(yōu)勢體現(xiàn)在安全性上，該層次比前面的虛擬應(yīng)用對外來的攻擊有更強(qiáng)的防護(hù)。其劣勢主要表現(xiàn)在單個交換機(jī)和路由器容易成為整個系統(tǒng)的瓶頸和故障點(diǎn)。
幾種常見的虛擬存儲
虛擬磁盤和塊：
磁盤和塊虛擬是目前普遍使用的虛擬存儲技術(shù)。磁盤機(jī)的虛擬一般通過物理磁盤機(jī)上的固件實現(xiàn)。塊虛擬是通過控制軟件為系統(tǒng)提供一個類似于磁盤機(jī)的虛擬設(shè)備，這個虛擬設(shè)備構(gòu)建于一個或者多個物理磁盤機(jī)之上?？刂栖浖蛳聟f(xié)調(diào)所管理的物理磁盤設(shè)備的工作，完成系統(tǒng)和具體物理設(shè)備間的地址映像，性能平衡，以及一些其他的后臺數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制；向上對系統(tǒng)提供一個虛擬的塊設(shè)備，系統(tǒng)無需關(guān)心具體的某個物理磁盤的管理和操作。塊虛擬技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于RAID系統(tǒng)和虛擬的卷管理系統(tǒng)里面，隨著網(wǎng)絡(luò)存儲的發(fā)展，也被廣泛使用在網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)中。與物理的磁盤機(jī)一樣，虛擬的塊設(shè)備也包括了若干的塊，數(shù)據(jù)可以在其上離散地或者連續(xù)地讀寫。但是在物理上并不存在著這樣一個設(shè)備，只不過在系統(tǒng)中看上去去管理軟件為系統(tǒng)提供了一個磁盤機(jī)而已，對系統(tǒng)應(yīng)用程序的讀寫請求的響應(yīng)和真實的物理磁盤機(jī)一樣。虛擬磁盤成功的重要原因就是不必修改應(yīng)用程序就可以使用。任何軟件，只要能夠運(yùn)行在物理磁盤上穩(wěn)定運(yùn)行，就可以在虛擬塊設(shè)備上運(yùn)行。
虛擬文件系統(tǒng)：
一般來講，文件系統(tǒng)的虛擬可以通過兩種方式實現(xiàn)。遠(yuǎn)端的文件服務(wù)器上的文件系統(tǒng)可以被客戶端應(yīng)用程序感知并在客戶端計算機(jī)上使用。隨著不斷的發(fā)展，新的技術(shù)使單個文件服務(wù)器同時支持多種文件系統(tǒng)。不論上述任何方式，應(yīng)用程序在訪問文件的時候再也不需要關(guān)心文件具體的物理存儲位置，本地或異地。同時系統(tǒng)管理員的工作也得到了簡化，僅僅通過控制文件存儲服務(wù)器就可以完成多個應(yīng)用程序和應(yīng)用服務(wù)器的文件數(shù)據(jù)管理。
虛擬文件：
等級式存儲管理軟件可以在一個文件系統(tǒng)內(nèi)通過透明地移植非經(jīng)常性訪問文件到低速或者離線的存儲設(shè)備上實現(xiàn)對文件的虛擬。通過這種方式，更加有效地自動化地實現(xiàn)信息生命周期管理的具體操作，并能夠降低在線存儲對空間的需求，提高備份的自動化和使用效率。
虛擬磁帶介質(zhì)：
由于磁帶具有順序讀些的特性，在應(yīng)用中磁帶一直有著不可克服的問題。比如，刪除磁帶中的某些文件，就會在磁帶中產(chǎn)生某些不可用的間隙，因此導(dǎo)致了在具體應(yīng)用過程中僅對某些特定的單一數(shù)據(jù)集在單個磁帶上保存，降低了磁帶的使用效率。為了解決這個問題，大多數(shù)存儲產(chǎn)品采用了在線存儲空間作為緩存，用以模擬磁帶媒體庫進(jìn)行備份和其他的應(yīng)用。通過磁盤緩沖存儲磁帶數(shù)據(jù)大大地提高了介質(zhì)的利用效率，減少了不必要的在磁帶mount，unmount，重新定位等重復(fù)操作的時間消耗。從設(shè)備價格角度講，也降低了磁帶機(jī)硬件和磁帶介質(zhì)的需求量，以及管理他們的開銷。
磁帶介質(zhì)的虛擬可以提高備份性能的可控性。大多數(shù)備份策略的缺陷就是在于磁帶機(jī)的性能。傳統(tǒng)的備份很難做到運(yùn)行平順，數(shù)據(jù)流的不穩(wěn)定導(dǎo)致了磁帶機(jī)反復(fù)地暫停和重新定位，尤其是這一系列操作基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的時候。用磁盤來虛擬磁帶作為緩沖可以保障磁帶機(jī)在備份過程中的運(yùn)轉(zhuǎn)順暢。
虛擬磁帶機(jī)：
存儲網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展促進(jìn)了虛擬磁帶機(jī)的誕生。通過虛擬磁帶機(jī)可以使一組磁帶機(jī)簡便地在多個服務(wù)器間實現(xiàn)共享。其最大的使用價值就是在實際應(yīng)用中，每個服務(wù)器只有在進(jìn)行備份的短暫時間內(nèi)才會使用磁帶機(jī)。為每臺服務(wù)器配備專用的磁帶機(jī)在大部分時間都是處于空閑狀態(tài)。如果能夠?qū)⒚總€應(yīng)用服務(wù)器所屬數(shù)據(jù)的備份時間交錯開來，那么連接于網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備上的磁帶機(jī)就可以將其使用權(quán)在不同的服務(wù)器間傳遞。通過這種方式提高了磁帶機(jī)的使用效率。這種模式的虛擬磁帶機(jī)一般通過備份服務(wù)器和專用的存儲網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上的分布式軟件實現(xiàn)。另外一種虛擬磁帶機(jī)可以在后臺將不同種類的物理磁帶機(jī)進(jìn)行整合，形成一個磁帶機(jī)類型轉(zhuǎn)換庫，無論采用何種物理磁帶機(jī)，在前臺向系統(tǒng)提供一個單一種類的磁帶機(jī)，提高系統(tǒng)得適應(yīng)性，簡化了系統(tǒng)管理配置的工作。
第三種虛擬帶機(jī)的工作原理和虛擬塊設(shè)備類似，由兩個或者多個磁帶機(jī)組成磁帶機(jī)陣列，向系統(tǒng)輸出一個虛擬的磁帶機(jī)。通過這種方式可以增加整個磁帶系統(tǒng)的讀寫性能和數(shù)據(jù)可用性。同時可以組成類似于RAID5的冗余存儲模式，一般稱作Redundant Array of Independent Tapes（RAIT）。
虛擬磁帶庫：
磁盤價格的降低帶動了基于磁盤介質(zhì)的存儲應(yīng)用的發(fā)展。整合虛擬磁帶技術(shù)和虛擬磁盤機(jī)技術(shù)，以磁盤介質(zhì)作為物理媒介建立起一套虛擬的磁帶庫，在系統(tǒng)的在線存儲系統(tǒng)和離線存儲系統(tǒng)（物理磁帶庫）之間提供一個大的緩沖。虛擬磁帶庫可以將數(shù)據(jù)使用頻度的劃分更加有層次性，一方面可以提高數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)的速度，另一方面整個系統(tǒng)具備更加富有彈性的備份策略。
WORM
在計算機(jī)存儲媒介中，WORM（單次寫入，多次讀?。┦菫榱吮Ｕ弦恍?shù)據(jù)寫入盤片后，防止被修改和刪除，比如一些歸檔信息。長期以來，CD和DVD作為標(biāo)準(zhǔn)的WORM介質(zhì)廣泛地使用。眾所周知，與磁帶一樣，CD和DVD也存在著標(biāo)準(zhǔn)化的問題，目前存在著多種存儲格式標(biāo)準(zhǔn)，相互間的兼容性很差。和虛擬磁帶技術(shù)類似，通過虛擬技術(shù)，可以實現(xiàn)多個應(yīng)用服務(wù)器共享一個或一組WROM設(shè)備進(jìn)行歸檔管理，也可以實現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器通過公共的虛擬接口使用多種采用不同標(biāo)準(zhǔn)的WROM設(shè)備，另外就是可以實現(xiàn)基于磁盤介質(zhì)的WROM設(shè)備。
版本文件系統(tǒng)：
版本文件系統(tǒng)是一般的虛擬文件系統(tǒng)的一個擴(kuò)充，為用戶在后臺為每個文件進(jìn)行版本管理。每個版本可以包括如下信息：修改時間點(diǎn)，修改人，權(quán)限的變更等等。如果某個文件被刪除，它將被標(biāo)志為“以刪除”，長度為零。管理員根據(jù)需要將其恢復(fù)為止前的某個版本的文件狀態(tài)。
小結(jié)
虛擬化技術(shù)在企業(yè)級存儲中非常非常充分地體現(xiàn)其優(yōu)勢：優(yōu)化了存儲利用率，使得管理更加順暢，提高了系統(tǒng)的可用性和整體性能，降低了存儲系統(tǒng)的管理開銷等等。從目前來講，存儲虛擬化依然缺乏高度的標(biāo)準(zhǔn)化，不同的虛擬產(chǎn)品之間的兼容性還有待進(jìn)一步提高。作為一個正在發(fā)展的技術(shù)，還有很多新的應(yīng)用有待發(fā)掘。當(dāng)然在虛擬技術(shù)體現(xiàn)其優(yōu)越性的同時我們也不能夠忽視虛擬技術(shù)的一些潛在的問題，這樣更會有利于虛擬技術(shù)向著智能化的方向發(fā)展。
案例分析
Compellent 數(shù)據(jù)分級管理（Data Progression）
Compellent SAN 系統(tǒng)通過虛擬技術(shù)在數(shù)據(jù)塊層管理整合各種類型的磁盤資源，直接向應(yīng)用系統(tǒng)輸出一個空間可動態(tài)擴(kuò)充的卷，最大化的利用有限的物理存儲空間。并通過其特有的數(shù)據(jù)分級管理技術(shù)，利用虛擬化技術(shù)規(guī)避了不同種類磁盤和RAID設(shè)置之間的差異，并根據(jù)其性能價格比自動化地實現(xiàn)了最小化整個存儲系統(tǒng)的開銷。根據(jù)數(shù)據(jù)的被訪問頻率將數(shù)據(jù)在不同的數(shù)據(jù)存儲層級間遷移。下面兩幅圖分別顯示了數(shù)據(jù)向下級遷移和向上級反向遷移的情況。
ILM—-信息生命周期管理和DLM—-數(shù)據(jù)生命周期管理的目標(biāo)都是在數(shù)據(jù)的生命周期內(nèi)在不同的存儲介質(zhì)上調(diào)度和管理數(shù)據(jù)。它們的不同在于ILM通過
智能化地根據(jù)應(yīng)用程序跟蹤文件的內(nèi)容。DLM著重于數(shù)據(jù)的移動。
根據(jù)業(yè)界的分析和SNIA統(tǒng)計，在信息系統(tǒng)中平均有80％的空閑數(shù)據(jù)。由此可見這些非活動數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)移至低性能的磁盤或陣列之上，如下圖所示。因此，我們沒有必要將全部的數(shù)據(jù)都長期占用高昂的高端設(shè)備。利用Compellent的數(shù)據(jù)分級管理可以自動地把空閑數(shù)據(jù)遷移至低速設(shè)備之上，將有限的昂貴的存儲介質(zhì)分配給高度頻繁訪問的數(shù)據(jù)塊。
數(shù)據(jù)分級管理可以將卷構(gòu)件于不同的種類、大小、速度的磁盤以及不同的RAID之上。數(shù)據(jù)分級管理通過監(jiān)控I/O并根據(jù)數(shù)據(jù)訪問模型將數(shù)據(jù)分布在不同的層級之上。
數(shù)據(jù)分級管理有效的平衡了不同種類的磁盤在價格和性能之間的差異，允許最大化地使用廉價的SATA磁盤作為主要數(shù)據(jù)存儲截至，并有效地將高性能的Fiber Channel磁盤響應(yīng)快速數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。
數(shù)據(jù)分級管理充分利用RAID10, RAID5等在不影響性能的條件下最大化可用存儲量。高效地使用RAID5（9盤）結(jié)構(gòu)能夠比一般的全冗余RAID10節(jié)省40％的存儲空間。系統(tǒng)分層矩陣結(jié)構(gòu)如下圖。
數(shù)據(jù)分級管理的價值
數(shù)據(jù)分級管理在保障I/O性能的前提下整合多種磁盤管理技術(shù)最大話存儲空間利用率。
活動數(shù)據(jù)，未轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)快照回放系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，被存放在RAID10存儲子系統(tǒng)能夠中，保障快速的讀寫。通過這種方式保障了RAID10系統(tǒng)能夠更有效的服務(wù)于多個卷的活動數(shù)據(jù)。
當(dāng)數(shù)據(jù)被系統(tǒng)快照回放捕獲處理后，很自然地轉(zhuǎn)換成為只讀模式。數(shù)據(jù)被遷移至RAID5存儲子系統(tǒng)。RAID5可以保障快速的讀操作。
快照系統(tǒng)捕獲的數(shù)據(jù)如沒有被重寫或訪問頻度降低將被遷移到低速的廉價的存儲介質(zhì)上。
磁盤技術(shù)不斷地提高速度和容量，數(shù)據(jù)分級管理使得用戶能夠靈活的使用最新的磁盤技術(shù)，同時能夠保證不浪費(fèi)原有的舊磁盤。隨著數(shù)據(jù)在不同種類的磁盤上遷移，它們被不斷地重新拆分。當(dāng)用戶增加新的磁盤的時候，新的寫操作將動態(tài)地寫在所有的同級磁盤之上，避免個別磁盤被過度地訪問。
數(shù)據(jù)分級管理根據(jù)應(yīng)用的實際需求動態(tài)地分配存儲空間。在相同的數(shù)據(jù)層級上，數(shù)據(jù)分級管理將可用的存儲資源分配給相應(yīng)的RAID結(jié)構(gòu)上，管理員無須人為地在不同的RAID上管理或移動存儲。
訂閱《信息存儲》雜志請 點(diǎn)擊此處鏈接
